JP4104777B2 - シールドトンネルの開口方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールドトンネルの一部のセグメントを撤去して開口部を形成する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
地中に構築した既設のシールドトンネルに、枝線や立坑などを接合するため、シールドトンネルに部分的に開口部を設ける場合、例えば図1に示すように既設シールドトンネル1に枝線となる新設トンネル2を接合する場合、既設シールドトンネル1に作用している土水圧などのバランスが部分的に崩れ、その偏圧によりトンネルに大きな断面力が生ずる。
【0003】
一般に、このような大きな断面力に抵抗するため、従来は、図2に示すように既設シールドトンネル1の内周を鋼材等による補強部材3にて補強したり(更に、必要に応じて二次覆工を施す)、開口部用のセグメントとして、鋼製セグメントやタグタイルセグメントなどの高耐力のセグメントを使用し、また開口に当たってはトンネル内面に、図2に示すように仮設支保工4を組み立てて補強していた。更に、開口に当たっては、鋼製セグメントをガスによって溶断していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の方法では、既設シールドトンネル1の内周に対して頑強な補強作業が必要であるとか、二次覆工が省略されたシールドトンネルにおいても、図2のような補強に加え、開口部及びその前後付近に、主として鋼材の防食を目的としたコンクリートによる部分的な二次覆工作業が必要で、トンネル内部での作業及び使用資材が多く、工期が長くなり、コスト高になる問題があった。また、仮設支保工のトンネル内施工のため、トンネル内空が制限されるという問題もあった。
【0005】
そこで、本発明の目的は、従来のこのような問題に鑑み、既設シールドトンネルに開口部を形成するに当たり、トンネル内部の補強工事、開口部のセグメントの二次覆工及び仮設支保工を従来に比べ大幅に低減でき、また開口部を容易に形成できるシールドトンネルの開口方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明では、鋼枠内に推力伝達リブを設けているが鋼枠内にコンクリート充填していない鋼枠のみの嵌合継手セグメントと、鋼枠内にコンクリート充填した嵌合継手セグメントとを使用する。
【0007】
そして、鋼枠のみの嵌合継手セグメントにてシールドトンネルの一部分を構成する一方、その周囲を鋼枠内にコンクリート充填した嵌合継手セグメントにて構成して覆工した後、開口形成領域内に存在する鋼枠のみの嵌合継手セグメントを、開口形成領域に沿って分割し、その分割部分を緊締具で接合して覆工した後、その接合を解除して開口形成領域内の鋼枠のみの嵌合継手セグメントを撤去することにより、シールドトンネルの一部に開口部を形成する。
【0008】
次に、その開口の周縁に開口補強用横桁を付設した後、開口部形成後に残った鋼枠のみの嵌合継手セグメントの鋼枠内にコンクリートを充填する。
【0009】
開口形成領域の周囲に補強用支保工を設置してから、開口形成領域内の鋼枠のみの嵌合継手セグメントを撤去すると、安全である。
【0010】
開口部形成後に残っている鋼枠のみの嵌合継手セグメントについては、その鋼枠内にコンクリートを充填することで、そのままトンネルの一部として使用できる。
【0011】
コンクリート充填していない鋼枠のみの嵌合継手セグメントの鋼枠内に推力伝達リブを設けると、コンクリート充填していなくとも、この推力伝達リブが推力伝達機能をはたす。
【0012】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳述する。
【0013】
本発明の実施例では、図3に示すようにコンクリート充填していない鋼枠のみの嵌合継手セグメント(以下、鋼枠セグメントという)10と、図4に示すように鋼枠内にコンクリート充填した嵌合継手セグメント(以下、鋼枠コンクリートセグメントという)11とを使用する。これらセグメント10・11の鋼枠12は同じ構造で、全体がトンネル周方向に湾曲しており、その外面を鋼板(スキンプレート)13にて覆い、また内外のフランジ14・15とウエブ16とによる溝状部17を四辺のそれぞれに形成するとともに、フランジ14・15の外周縁に、互いに対称の段をなす嵌合継手部18・19を形成している。
【0014】
鋼枠セグメント10は、鋼枠12内にコンクリートを充填しないで、鋼枠11内部に、鋼板による推力伝達リブ20を設けただけであるが、鋼枠コンクリートセグメント11は、鋼枠12内にコンクリート21を充填している。
【0015】
このようなセグメント10・11を使用してシールドトンネルの一部を覆工し、その覆工部分に開口部を施工する本発明の方法の一例について説明する。
【0016】
図5において、シールドトンネルAに立坑Bへ通ずる開口部を施工する場合、シールドトンネルAの1セグメントリングにおいて、開口部となる部分のセグメントには鋼枠セグメント10を使用し、矢印の範囲で示したその他の部分は鋼枠コンクリートセグメント11を使用して、これらセグメントの嵌合継手部18・19を互いに嵌合させて組み立てる。開口部となる部分の周囲及び換気坑Bの土留め壁22の下端部の周囲に地盤改良23を施す。
【0017】
図9はシールドトンネルAの平面図で、この図の例では、Lで示す範囲に鋼枠コンクリートセグメント11を使用し、そのうちの斜線で囲む一部についてだけ鋼枠セグメント10を使用し、範囲L以外は通常のRC構造セグメントを使用している。
【0018】
図10は図9の範囲Lの一部を拡大して示し、矩形の領域Eが実際に開口させるところ(以下、開口形成領域という)である。この開口形成領域Eにかかる鋼枠セグメント10については、予め鋼枠セグメント10を開口形成領域Eに沿って切断して分割し、それぞれの分割部分の両側に鋼板による継手板24・25を設けておき、これを緊締具であるボルト26とナット27とにて緊締接合する。このような接合をトンネル軸方向とトンネル周方向の両方向にて行う。
【0019】
次に、図6に示すように、シールドトンネルA内において開口形成領域Eの周囲に補強用支保工28を設置してから、ボルト26とナット27を外して開口形成領域Eの鋼枠セグメント10を撤去し、開口29を形成する。
【0020】
次いで、図7に示すように、形成された開口29の周縁に開口補強用横桁30を設置し、これをボルトにて仮止めした後、開口29の全周について溶接する。
【0021】
最後に、図8に示すように、補強用支保工28を撤去してから、シールドトンネルAの一部として残っている鋼枠セグメント10の鋼枠12内にコンクリートを打設する。
【0022】
なお、上記の実施例は、シールドトンネルAに立坑Bへ通ずる開口部を施工する場合であるが、本発明は、図1に示したような枝線となる新設トンネルへの開口部を施工するなど、シールドトンネルの一部を撤去する場合に広範に適用できる。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、シールドトンネルの一部のセグメントを撤去して開口部を形成するような場合に、補強作業や二次覆工作業が簡略化できるため、コストの低減が図れる。従って、二次覆工を省略したシールドトンネルにおける開口に適している。
【0024】
また、仮設支保工を省略できるため、トンネル内空を十分確保しながら作業ができ、作業性が向上する。
【0025】
更に、開口に伴う作業が従来に比べ大幅に簡略化されるので、工期短縮が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】既設シールドトンネルに枝線となる新設トンネルを接合するため開口部を施工する従来例の断面図である。
【図2】同上において、既設シールドトンネル内に仮設支保工した断面図である。
【図3】本発明において使用する、コンクリート充填していない鋼枠のみの嵌合継手セグメントの一部分の簡略断面図である。
【図4】同じく鋼枠内にコンクリート充填した嵌合継手セグメントの簡略断面図である。
【図5】本発明の施工例の第1手順を示す断面図である。
【図6】第2手順を示す断面図である。
【図7】第3手順を示す断面図である。
【図8】最終手順を示す断面図である。
【図9】上記施工例におけるシールドトンネルの平面図である。
【図10】同上の一部拡大図である。
【図11】図10におけるX−X線の断面図である。
【図12】鋼枠のみの嵌合継手セグメントを分割し、その分割部分を接合した状態を示す簡略断面図である。
【図13】図12の状態から分割した部分断面図である。
【符号の説明】
10 コンクリート充填していない鋼枠のみの嵌合継手セグメント(鋼枠セグメント)
11 鋼枠内にコンクリート充填した嵌合継手セグメント(鋼枠コンクリートセグメント)
12 鋼枠
13 鋼板
14・15 フランジ
16 ウエブ
17 溝状部
18・19 嵌合継手部
20 推力伝達リブ
21 コンクリート
22 土留め壁
23 地盤改良
24・25 継手板
26 ボルト
27 ナット
28 補強用支保工
29 開口
30 開口補強用横桁
Claims (1)
- 鋼枠内に推力伝達リブを設けているが鋼枠内にコンクリート充填していない鋼枠のみの嵌合継手セグメントにてシールドトンネルの一部分を構成する一方、その周囲を鋼枠内にコンクリート充填した嵌合継手セグメントにて構成して覆工した後、開口形成領域内に存在する鋼枠のみの嵌合継手セグメントを、開口形成領域に沿って分割し、その分割部分を緊締具で接合して覆工した後、その接合を解除して前記開口形成領域内の鋼枠のみの嵌合継手セグメントを撤去することにより、シールドトンネルの一部に開口部を形成し、その開口の周縁に開口補強用横桁を付設した後、開口部形成後に残った鋼枠のみの嵌合継手セグメントの鋼枠内にコンクリートを充填することを特徴とするシールドトンネルの開口方法。
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